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Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Sputtering: differenze tra le versioni

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[[Immagine:Schema--Sputtering.png|left|thumb|350px|Schema semplificato di un sistema di sputtering]]
La deposizione mediante sputtering è una tecnica di deposizione fisica di film sottili (nel testo si useranno degli inglesismi quali film sputterati o sputterare non esistendo parole italiane che ne siano una fedele traduzione). La tecnica consiste nel rimuovere materiale dal target, che è la sorgente, e da questa depositarlo sul substrato, ad esempio un wafer di silicio. Il resputtering è la rimozione del materiale deposto durante il porcesso di deposizione da parte degli ioni o degli atomi incidenti sul substrato. Gli atomi ''sputterati'' dal target hanno una grande distribuzione di energie da frazioni di eV fino a decine di eV. Gli atomi sputterati puòse inla manierapressione balisticaè sufficientemente bassa possono andare in maniera in linea retta dal target urtando il substrato o la camera da vuoto, causando eventualmente resputtering. Notiamo comeche gli ioni sono unaminoritari rispetto agli atomi minoranzaneutri, infatti tipicamente sono ionizzati solo una piccola frazione degli atomi dell'ordine dell'10.01%. Alternativamente, aA pressioni maggiori, gli atomi collidono con gli atomi del gas che agiscono come un moderatore e si muovono in maniera diffusiva, raggiungendo il substrato o la camera da vuoto e condensandosi dopo avere fatto un [[w:Passeggiata_aleatoria|cammino stocastico]]. Cambiando la pressione, durante il processo, si può andare da urti balistici di alta energia a moto termalizzato di bassa energia. Il gas utilizzato nello sputtering è in genere un gas inerte come l'[[w:Argon|Argon]]. Per un trasferimento efficente della quantità di moto, il peso atomico del gas utilizzato dovrebbe essere simile al peso atomico del materiale del target, quindi per depositare mediante sputtering materiali leggeri è preferibile il [[w:Neon|Neon]], mentre per materiali pesanti possono essere usati il [[w:Krypton|Krypton]] o lo [[w:Xenon|Xenon]]. In pratica, per motivi economici, viene comunemente usato l'Argon, che è di gran lunga più economico rispetto agli altri gas nobili.
 
Gas reattivi possono anche essere utilizzati per depositare composti. In questo caso il composto può essere formato o durante il tragitto o sul substrato a seconda dei parametri di processo. Il fatto che molti parametri determinano le caratteristiche del film depositato rendono il processo complesso, ma anche permettono agli esperti di crescere film di proprietà microstrutturali particolari.
particolari.
 
== Uso dello sputtering==
Lo sputtering è comunemente usato dall'industraindustria dei semiconduttori per depositare film sottili di vari materiali quali Tungsteno, Alluminio, Titanio, Rame. In genere poichè la temperatura del substrato può mantenersi bassa è la tecnica ideale per realizzare contatti metallici nei dispositivi elettronici. Una altra applicazione importante sono gli [[w:Trattamento_antiriflesso|strati antiriflettenti]] sulle lenti che vengono comunemente realizzate con tale tecnica. La metallizazione di contenitori in plastica anche viene realizzata in genere con tale tecnica. Nella fabbricazione di CD e DVD il metallo depositato, in genere Alluminio, è depositato mediante sputtering.
 
La superfice degli hard disk sono costituite da Ossido di Cromo (CrO<sub>x</sub>) o altri materiali sempre cresciuti con la stessa tecnicatecnologia.
 
== Paragone con altre tecniche di deposizione==
Un vantaggio importante della deposizione via sputtering è che anche materiali con punto di fusione molto elevato possono essere sputterati, cosa praticamente impossibile con [[Micro_e_nanotecnologia/Microtecnologia/Film_sottili/Evaporazione|evaporazione termica]]. Film sputterati hanno una composizione molto simile a quella della sorgente. La differenza eventuale è dovuta alla diversa diffusione dal target al bersaglio, in quanto i materiali più leggeri sono deflessi più facilmente dal gas, ma la eventuale differenza di composizione non cambia nel tempo.▼
Un vantaggio importante della deposizione via sputtering è che anche materiali con punto di fusione
 
▲molto elevato possono essere sputterati, cosa praticamente impossibile con [[Micro_e_nanotecnologia/Microtecnologia/Film_sottili/Evaporazione|evaporazione termica]]. Film sputterati hanno una composizione molto simile a quella della sorgente. La differenza eventuale
è dovuta alla diversa diffusione dal target al bersaglio, in quanto i materiali più leggeri sono deflessi più facilmente dal gas, ma la eventuale differenza di composizione non cambia nel tempo.
Film sputterati hanno tipicamente una adesione molto migliore al substrato di film evaporati.
Inoltre un target contiene una grande quantità di materiale e quindi molto raramente occorre rinnovare il materiale del target e questo permette di utilizzare la tecnica anche in [[w:vuoto|vuoto]] molto spinto (UHV). Le sorgenti per lo sputtering non contengono parti calde (per evitare surriscaldamento i catodi sono tipicamente raffreddate ad acqua) e sono compatibili con gas reattivi quali l'[[w:Ossigeno|Osssigeno]]. Mentre l'evaporazione deve necessariamente essere effettuata dal basso verso l'alto, sputtering può essere effettuata anche dall'alto verso il basso.
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===Sputtering reattivo===
Nello sputtering reattivo, il film depositato è formato dalla reazione chimica tra il materiale del target ed il gas introdotto nella camera da vuoto (una miscela di gas inerte e gas reattivo). Spesso ossidi e nitruri sono fabbricati utilizzando sputtering reattivo. La composizione del film può essere controllata variando la composizione della miscela di gas. La [[w:stechiometria|stechiometria]] del film è un importante parametro per ottimizzare proprietà funzionali quali lo [[w:Tensione_interna|stress]] nel Nitruro di Silicio (SiN<sub>x</sub>) o l'[[w:Indice_di_rifrazione|indice di rifrazione]] del SiO<sub>x</sub>. Mediante sputteingsputtering reattivo
viene fabbricato l'[[w:Ossido_di_indio-stagno|ossido di stagno e indio]] che è trasparente e conduttore, usato in [[w:Optoelettronica|optoelettronica]] e in particolare nelle [[w:Celle_solari|celle solari]].
 
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